KR20200083894A - Multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure capable of covering a wider range of a light emitting spectrum. The multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure comprises: a substrate; and at least three light emitting elements stacked on the substrate. An energy gap of the light emitting elements disposed to be adjacent to a light emitting surface, of the two light emitting elements adjacent to each other, is larger than an energy gap of the light emitting elements disposed to be spaced apart from the light emitting surface.

Description

다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조{MULTI-WAVELENGTH LIGHT-EMITTING DIODE EPITAXIAL STRUCTURE}Multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure {MULTI-WAVELENGTH LIGHT-EMITTING DIODE EPITAXIAL STRUCTURE}

본 발명은 발광 다이오드(LED) 분야에 관한 것이며, 특히, 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조에 관한 것이다.The present invention relates to the field of light-emitting diodes (LEDs), and in particular, to multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structures.

발광 다이오드는 미세 전류를 통전하면 자체적으로 발광하는 반도체 전자 소자를 말하며, 다른 조명원에 비해 사용 수명이 상당히 길다. 종래 기술에 의하면, 발광 다이오드가 발광할 수 있는 빛은 가시광선, 적외선 및 자외선을 이미 아우르고 있으며 광도도 상당히 높은 수준에 도달할 수 있어서, 갈수록 더 많은 제품이 발광 다이오드를 광원으로 채택하여 설계하고 있다. 통상적인 발광 다이오드는 백색광 조명, 액정디스플레이(LCD) 백라이트 광원, 프로젝터 광원, 및 옥외스크린 등에 활용되며, 발광 다이오드를 사용해 종래의 광원을 대체하여 일상 생활에 점차 광범위하게 활용되고 있다.A light emitting diode is a semiconductor electronic device that emits light when electricity is passed through it, and its service life is considerably longer than other light sources. According to the prior art, light that the light emitting diode can emit already encompasses visible light, infrared light, and ultraviolet light, and the luminous intensity can reach a fairly high level, so more and more products adopt and design the light emitting diode as a light source. have. Conventional light emitting diodes are used for white light illumination, liquid crystal display (LCD) backlight light sources, projector light sources, and outdoor screens, and are gradually being widely used in everyday life by replacing conventional light sources using light emitting diodes.

발광 다이오드에 주로 사용되는 반도체 물질은 통상적으로 주기율표상 3족 원소 및 5족 원소로 이루어진 합금 화합물이다. 상이한 물질을 선택하면 전자/정공이 차지하는 에너지 레벨이 상이할 수 있는데, 에너지 레벨의 높낮이 차이가 전자/정공 결합 후 광자 에너지에 영향을 미침으로써 파장이 상이한 광을 생성한다. 적색광, 오렌지색광, 황색광, 녹색광, 청색광이나 자외선광 등과 같은 상이한 색상의 광을 발광할 수도 있다. 또한, 상이한 색상을 갖는 발광 다이오드의 광원을 혼합하여 상이한 색상을 생성할 수도 있다.The semiconductor material mainly used for light emitting diodes is usually an alloy compound composed of a group 3 element and a group 5 element on the periodic table. When different materials are selected, the energy level occupied by electrons/holes may be different. The difference in height of the energy level affects photon energy after electron/hole bonding, thereby generating light having different wavelengths. It is also possible to emit light of different colors such as red light, orange light, yellow light, green light, blue light or ultraviolet light. In addition, different colors may be generated by mixing light sources of light emitting diodes having different colors.

종래의 발광 다이오드 에피택셜 구조는 대부분 단일한 발광층만을 가지며, 일부 설계는 많아야 2개의 발광층을 가지기 때문에 단일하거나 2가지의 파장을 갖는 광만 발광할 수 있다. 또한, 그 발광 파장은 물질 특성에 영향을 받으며, 포괄할 수 있는 스펙트럼의 범위가 상당히 한정적이다. Conventional light-emitting diode epitaxial structures mostly have only a single light-emitting layer, and some designs have at least two light-emitting layers, so that only light having a single or two wavelengths can be emitted. In addition, the emission wavelength is affected by material properties, and the range of the spectrum that can be covered is quite limited.

생성하고자 하는 발광 영역대의 종류를 증가시켜야 하는 경우에는, 그에 대응하여 상이한 발광 다이오드의 개수를 증가시킴으로써 필요한 광으로 혼합 형성할 수 있어야 한다.When it is necessary to increase the type of the light emitting region band to be generated, it should be possible to form a mixture of required light by increasing the number of different light emitting diodes correspondingly.

상기와 같은 목적에 기초하여, 본 발명은 기판 및 상기 기판상에 적층되는 적어도 3개의 발광 소자를 포함하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조를 제공한다. 상호 인접한 2개의 발광 소자 중, 발광면에 인접하여 배치된 발광 소자의 에너지갭은 발광면에서 이격되어 배치된 발광 소자의 에너지갭 보다 크다.Based on the above object, the present invention provides a multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure comprising a substrate and at least three light emitting elements stacked on the substrate. Of the two light emitting elements adjacent to each other, the energy gap of the light emitting elements disposed adjacent to the light emitting surface is greater than the energy gap of the light emitting elements disposed spaced apart from the light emitting surface.

바람직하게는, 각 발광 소자는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 다중 양자 우물 구조를 갖는다.Preferably, each light emitting element includes a light emitting layer, and the light emitting layer has a multi-quantum well structure.

바람직하게는, 적어도 하나의 발광 소자는 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 더 포함하되, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층은 상기 발광층을 기준으로 상대적인 양측에 위치하게 되어 상기 발광층이 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 사이에 위치하며, 상기 제1 캐핑층의 두께는 상기 제2 캐핑층의 두께와 상이하다. Preferably, the at least one light emitting device further includes a first capping layer and a second capping layer, wherein the first capping layer and the second capping layer are positioned on both sides relative to the light emitting layer so that the light emitting layer is Located between the first capping layer and the second capping layer, the thickness of the first capping layer is different from the thickness of the second capping layer.

바람직하게는, 적어도 하나의 발광 소자는 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 더 포함하되, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층은 상기 발광층을 기준으로 상대적인 양측에 위치하게 되어 상기 발광층이 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 사이에 위치하며, 상기 제1 캐핑층의 두께는 상기 제2 캐핑층의 두께와 동일하다.Preferably, the at least one light emitting device further includes a first capping layer and a second capping layer, wherein the first capping layer and the second capping layer are positioned on both sides relative to the light emitting layer so that the light emitting layer is Located between the first capping layer and the second capping layer, the thickness of the first capping layer is the same as the thickness of the second capping layer.

바람직하게는, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층이 상호 인접하게 각각 배치된 2개의 발광 소자 중, 발광면에 인접하여 배치된 발광 소자의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 굴절률은 상기 발광면에서 멀리 떨어져서 배치된 발광 소자의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 굴절률 보다 크다. 또한, 동일한 상기 발광 소자 중, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 중에서 상기 발광면에 인접한 어느 하나의 굴절률은 상기 발광면에서 이격된 다른 하나 보다 크다.Preferably, among the two light emitting elements in which the first capping layer and the second capping layer are disposed adjacent to each other, the refractive indexes of the first capping layer and the second capping layer of the light emitting element disposed adjacent to the light emitting surface are It is larger than the refractive indices of the first capping layer and the second capping layer of the light emitting device disposed far away from the light emitting surface. In addition, among the same light emitting device, a refractive index of any one of the first capping layer and the second capping layer adjacent to the light emitting surface is greater than the other spaced apart from the light emitting surface.

바람직하게는, 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층은 각각 전자/정공 주입층, 전자/정공 수송층, 전자/정공 차단층 또는 이들의 조합에 대응한다.Preferably, the first capping layer and the second capping layer respectively correspond to an electron/hole injection layer, an electron/hole transport layer, an electron/hole blocking layer, or a combination thereof.

바람직하게는, 발광층, 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층은 각각 독립적으로 알루미늄, 갈륨, 인듐, 질소, 비소 및 인으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다.Preferably, the light emitting layer, the first capping layer and the second capping layer each independently include a material selected from the group consisting of aluminum, gallium, indium, nitrogen, arsenic and phosphorus.

바람직하게는, 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 발광 영역대는 자외선 또는 적외선이다.Preferably, the light-emitting region band of the multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure of the present invention is ultraviolet or infrared.

바람직하게는, 상호 인접하게 배치된 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 총 두께는 1 μm를 초과하지 않는다.Preferably, the total thickness of the first capping layer and the second capping layer disposed adjacent to each other does not exceed 1 μm.

바람직하게는, 기판은 전치 기판 또는 재생 기판을 포함한다.Preferably, the substrate comprises an anterior substrate or a regenerated substrate.

바람직하게는, 기판과 상기 기판에 인접한 발광 소자 사이에 접합층이 배치된다.Preferably, a bonding layer is disposed between the substrate and the light emitting element adjacent to the substrate.

본 발명이 제공하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조에 의하면, 단일 발광 다이오드만 필요한 경우에 복수의 종류의 상이하게 여기된 스펙트럼 범위의 광들을 동시에 발광함으로써, 더 광범위한 발광 스펙트럼의 범위를 포괄할 수 있다.According to the multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure provided by the present invention, when only a single light-emitting diode is required, a plurality of kinds of differently excited spectral range lights can be simultaneously emitted to cover a wider range of emission spectrum. .

도 1은 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제1 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제2 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제3 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제4 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제5 실시예를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a first embodiment of a multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention.
2 is a schematic view showing a second embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention.
3 is a schematic view showing a third embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention.
5 is a schematic view showing a fifth embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 특징, 내용 및 장점을 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 다음과 같이 상세히 설명한다. 다만, 도시된 도면은 이해를 돕기 위해 명세서를 보조적으로 나타내는 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 후의 실질예 및 정확한 구성 자체인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위가 그 비율 및 구성 관계에 제한되어서는 안 될 것이다.Hereinafter, the technical features, contents, and advantages of the present invention will be described in detail with reference to examples and accompanying drawings. However, the illustrated drawings are merely to assist in understanding the specification, and are not actual examples and precise configurations after the implementation of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the proportions and compositional relationships.

도 1은 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제1 실시예를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)는 기판(10) 및 3개의 발광 소자를 포함하며, 발광 소자 각각은 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 및 제3 발광 소자(23)에 해당한다. 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 및 제3 발광 소자(23)는 기판(10) 상에 순차적으로 적층되며, 각 발광 소자는 자체적인 물질에 대응하여 발광하는 반도체 에너지갭의 에너지에 부합하는 때에 발광한다.As shown in FIG. 1, the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure 1 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 10 and three light emitting elements, each of which is a first light emitting element 21 ), which corresponds to the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23. The first light emitting element 21, the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 are sequentially stacked on the substrate 10, and each light emitting element is a semiconductor energy gap that emits light corresponding to its own material Emits light when it matches the energy of.

본 발명의 상호 인접한 어느 두 발광 소자 중에서, 발광면(W1)에 인접하여 배치된 발광 소자의 에너지갭은 상기 발광면에서 이격되어 배치된 발광 소자의 에너지갭 보다 크다. 즉, 본 실시예에서, 발광면(W1)에 인접하여 배치된 제3 발광 소자(23)의 에너지갭은 발광면(W1)에서 이격되어 배치된 제2 발광 소자(22)의 에너지갭 보다 크고, 발광면(W1)에 인접하여 배치된 제2 발광 소자(22)의 에너지갭도 발광면(W1)에서 이격되어 배치된 제1 발광 소자(21)의 에너지갭 보다 크다. 본 실시예에서, 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 및 제3 발광 소자(23)의 에너지갭은 0.640 eV 내지 1.707 eV이고, 바람직하게는 0.512 eV 내지 5.12 eV이다. 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조는, 각 발광 소자의 발광 에너지갭의 분포가 발광면에 대해 계단식으로 증가되도록 설계함으로써, 발광면에서 멀리 떨어진 발광 소자가 발광하는 광이 흡수되는 양을 감소시킬 수 있으며, 파장이 짧은(에너지갭이 높은) 광원이 제1 층을 투과하는 때에 흡수되어 버리는 것도 방지할 수 있으므로, 발광률을 높이게 된다.Among any two light-emitting elements of the present invention, the energy gap of the light-emitting elements arranged adjacent to the light-emitting surface W1 is greater than the energy gap of the light-emitting elements arranged spaced apart from the light-emitting surface. That is, in this embodiment, the energy gap of the third light emitting element 23 disposed adjacent to the light emitting surface W1 is greater than the energy gap of the second light emitting element 22 disposed spaced apart from the light emitting surface W1. , The energy gap of the second light emitting element 22 disposed adjacent to the light emitting surface W1 is also greater than the energy gap of the first light emitting element 21 disposed spaced apart from the light emitting surface W1. In this embodiment, the energy gap of the first light emitting element 21, the second light emitting element 22 and the third light emitting element 23 is 0.640 eV to 1.707 eV, and preferably 0.512 eV to 5.12 eV. The multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure of the present invention is designed to increase the distribution of the emission energy gap of each light-emitting element in a stepwise manner with respect to the light-emitting surface, thereby reducing the amount of light absorbed by light-emitting elements far away from the light-emitting surface. Since the light source having a short wavelength (with a high energy gap) can be prevented from being absorbed when passing through the first layer, the light emission rate is increased.

본 발명의 에피택셜 기법은 공지된 액상 에피택시법(Liquid Phase Epitaxy, LPE), 기상 에피택시법(Vapor Phase Epitaxy, VPE), 금속유기화학증착법(Metal Organic Chemical-Vapor Deposition, MOCVD), 분자빔 에피택시법(Molecular Beam Epitaxy, MBE) 등을 포함한다.The epitaxial technique of the present invention includes known liquid phase epitaxy (LPE), vapor phase epitaxy (VPE), metal organic chemical vapor deposition (MOPE), molecular beam And epitaxy (Molecular Beam Epitaxy, MBE).

바람직하게는 기판(10)의 재질은 사파이어(Al2O3), 다이아몬드(C), 규소(Si), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 알루미늄 질화갈륨(AlGaN), 갈륨비소(GaAs), 인화갈륨(GaP), 질화갈륨(GaN) 및 산화아연(ZnO) 중 적어도 하나 또는 대체 가능한 기타 재료를 포함한다.Preferably, the material of the substrate 10 is sapphire (Al 2 O 3 ), diamond (C), silicon (Si), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), gallium arsenide ( GaAs), at least one of gallium phosphide (GaP), gallium nitride (GaN), and zinc oxide (ZnO) or other replaceable materials.

본 실시예에서, 발광 소자의 재료는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 질소(N), 비소(As) 및 인(P)으로 이루어진 군에서 선택된 3·5족 반도체일 수 있다. 예컨대, 선택된 재료는 2개의 원소로 구성된 GaP, GaAs, GaN, InP 이거나; 3개의 원소로 구성된 AlGaAs, AlGaP, AlInP, GaAsP, InGaP, InGaAs, InGaN, AlGaN 이거나; 4개의 원소로 구성된 AlInGaP, AlInGaN, AlInGaAs, InGaAsP 등의 1종 또는 다수를 조합한 것일 수 있다. 다만, 본 발명에 따라 선택되는 재료는 이에 한정되지 않는다.In this embodiment, the material of the light-emitting element is a group 3·5 semiconductor selected from the group consisting of aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), nitrogen (N), arsenic (As), and phosphorus (P). Can. For example, the selected material is GaP, GaAs, GaN, InP composed of two elements; AlGaAs, AlGaP, AlInP, GaAsP, InGaP, InGaAs, InGaN, AlGaN composed of three elements; It may be one or a combination of AlInGaP, AlInGaN, AlInGaAs, and InGaAsP composed of four elements. However, the material selected according to the present invention is not limited thereto.

본 실시예에서, 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 및 제3 발광 소자(23)는 각각 발광층만을 포함하며, 발광층은 다중 양자 우물(Multiple Quantum Well, MQW) 구조를 가질 수 있다. 이 때, 다중 양자샘 구조에는 복수의 층끼리 교번적으로 적층된 우물층 및/또는 장벽층을 포함한다. 본 실시예에서, 우물층은 장벽층 사이에 배치되며, 교번적으로 적층된 우물층 및 장벽층의 적층 개수는 50층 미만이고, 바람직하게는 10층 내지 40층이다.In this embodiment, the first light emitting element 21, the second light emitting element 22, and the third light emitting element 23 each include only a light emitting layer, and the light emitting layer has a multiple quantum well (MQW) structure. Can. At this time, the multi-quantum well structure includes a well layer and/or a barrier layer alternately stacked between a plurality of layers. In this embodiment, the well layers are disposed between the barrier layers, and the number of stacked alternately stacked well layers and barrier layers is less than 50, preferably 10 to 40 layers.

도 2는 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제2 실시예를 나타내는 개략도이다. 도면에 나타난 바와 같이, 도 1에서의 실시예와의 주요 차이점은 제1 발광 소자(21)가 제1 캐핑층 1(211), 제1 발광층(212) 및 제2 캐핑층 1(213)을 포함한다는 점이다. 이 때, 제1 발광층(212)은 제2 발광 소자(22)의 발광층 및 제3 발광 소자(23)의 발광층과 마찬가지로 다중 양자 우물 구조를 가지며, 제3 발광 소자(23)의 발광층의 에너지갭은 제2 발광 소자(22)의 발광층의 에너지갭 보다 크고, 제2 발광 소자(22)의 발광층의 에너지갭은 제1 발광층(212) 보다 크다.2 is a schematic view showing a second embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention. As shown in the figure, the main difference from the embodiment in FIG. 1 is that the first light emitting element 21 includes the first capping layer 1 211, the first light emitting layer 212 and the second capping layer 1 213. It is included. At this time, the first light emitting layer 212 has a multi-quantum well structure similar to the light emitting layer of the second light emitting element 22 and the light emitting layer of the third light emitting element 23, and the energy gap of the light emitting layer of the third light emitting element 23 Is greater than the energy gap of the light emitting layer of the second light emitting element 22, and the energy gap of the light emitting layer of the second light emitting element 22 is greater than the first light emitting layer 212.

본 실시예에서, 제1 발광 소자(21)는 제1 캐핑층 1(211)을 포함하고, 제1 캐핑층 1(211)에 대해 제1 발광층(212)의 타측의 제2 캐핑층 1(213)에 배치된다. 이 때, 제1 발광 소자(21) 중 발광면(W1)에 인접한 제2 캐핑층 1(213)의 굴절률은 발광면(W1)에서 멀리 떨어진 제1 캐핑층 1(211)의 굴절률 보다 크다. 본 실시예에 따르면, 캐핑층의 굴절률이 발광면(W1)을 향해 계단식으로 증가되도록 배치함으로써, 각 발광 소자가 발광하는 광이 발광면(W1)에서 멀리 떨어진 층면에서 과도하게 반사되는 것을 더욱 방지할 수 있고, 발광면(W1)에서 멀리 떨어진 광원이 반사되는 양을 감소시켜 발광률을 높일 수 있다. 이 때, 본 실시예에서 제1 캐핑층 1(211) 및 제2 캐핑층 1(213)의 굴절률 분포에 있어서, 제1 캐핑층 1(211) 및 제2 캐핑층 1(213)의 굴절률은 1 내지 5로 설정될 수 있다.In this embodiment, the first light emitting element 21 includes the first capping layer 1 211, and the second capping layer 1 on the other side of the first light emitting layer 212 with respect to the first capping layer 1 211 ( 213). At this time, the refractive index of the second capping layer 1 213 adjacent to the light emitting surface W1 among the first light emitting elements 21 is greater than the refractive index of the first capping layer 1 211 remote from the light emitting surface W1. According to this embodiment, the refractive index of the capping layer is arranged to increase stepwise toward the light emitting surface W1, further preventing light emitted from each light emitting element from being excessively reflected on the layer surface far from the light emitting surface W1. It is possible to increase the luminescence rate by reducing the amount of reflection of a light source far from the light emitting surface W1. At this time, in the present embodiment, in the refractive index distribution of the first capping layer 1 211 and the second capping layer 1 213, the refractive indexes of the first capping layer 1 211 and the second capping layer 1 213 are It can be set to 1 to 5.

제1 캐핑층 1(211) 및 제2 캐핑층 1(213)은 각각 전자/정공 주입층, 전자/정공 수송층, 전자/정공 차단층 또는 이들의 조합에 대응한다. 제1 캐핑층 1(211), 제2 캐핑층 1(213) 및 제1 발광층(212)의 구성 재료는 도 1에 도시된 발광 소자와 같은 재료로부터 선택될 수 있고, 제1 캐핑층 1(211) 및 제2 캐핑층 1(213)은 상호 p형/n형 반도체이다.The first capping layer 1 211 and the second capping layer 1 213 respectively correspond to an electron/hole injection layer, an electron/hole transport layer, an electron/hole blocking layer, or a combination thereof. The constituent materials of the first capping layer 1 211, the second capping layer 1 213, and the first light emitting layer 212 may be selected from materials such as the light emitting device shown in FIG. 1, and the first capping layer 1 ( 211) and the second capping layer 1 213 are mutual p-type/n-type semiconductors.

본 실시예에서, 제1 발광층(212)과 제2 발광 소자(22)의 발광층 및 제3 발광 소자(23)의 발광층의 발광 영역대는 200 nm 내지 2000 nm이고, 바람직하게는 범위 내의 자외선 또는 적외선이거나 600 nm 내지 1800 nm이고, 더욱 바람직하게는 600 nm 내지 1800 nm의 적외선이다. 또한, 각 발광 소자의 발광층 영역대는 발광면을 향해 계단식으로 증가되고, 발광면에서 멀리 떨어진 발광 소자가 발광하는 광이 흡수되는 양을 감소시켜 발광률을 높이게 된다.In this embodiment, the emission region bands of the light emitting layer of the first light emitting layer 212 and the second light emitting element 22 and the light emitting layer of the third light emitting element 23 are 200 nm to 2000 nm, preferably ultraviolet or infrared light within a range. Or 600 nm to 1800 nm, more preferably 600 nm to 1800 nm. In addition, the area of the light emitting layer of each light emitting element is increased stepwise toward the light emitting surface, and the amount of light emitted by the light emitting element far away from the light emitting surface is reduced, thereby increasing the light emission rate.

도 3은 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제3 실시예를 나타내는 개략도이다. 도면에 나타난 바와 같이, 제1 실시예와의 주요 차이점은 제1 발광 소자(21)가 제1 캐핑층 1(211), 제1 발광층(212) 및 제2 캐핑층 1(213)를 포함하고, 제2 발광 소자(22)가 제1 캐핑층 2(221), 제2 발광층(222) 및 제2 캐핑층 2(223)를 포함한다는 점이다. 이 때, 제1 발광층(212) 및 제2 발광층(222)은 제3 발광 소자(23)의 발광층과 마찬가지로 다중 양자 우물 구조를 가지며, 제3 발광 소자(23)의 발광층의 에너지갭은 제2 발광층(222)의 에너지갭 보다 크고, 제2 발광층(222)의 에너지갭은 제1 발광층(212)의 에너지갭 보다 크다.3 is a schematic view showing a third embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention. As shown in the figure, the main difference from the first embodiment is that the first light emitting element 21 includes the first capping layer 1 211, the first light emitting layer 212 and the second capping layer 1 213. , The second light emitting element 22 includes the first capping layer 2 221, the second light emitting layer 222, and the second capping layer 2 223. At this time, the first light emitting layer 212 and the second light emitting layer 222 have a multi-quantum well structure similar to the light emitting layer of the third light emitting element 23, and the energy gap of the light emitting layer of the third light emitting element 23 is the second The energy gap of the light emitting layer 222 is greater than that, and the energy gap of the second light emitting layer 222 is greater than the energy gap of the first light emitting layer 212.

본 실시예에서, 발광면(W1)에 인접하여 배치된 제2 발광 소자(22)의 제1 캐핑층 2(221) 및 제2 캐핑층 2(223)의 굴절률은 발광면(W1)에서 멀리 떨어져 배치된 제1 발광 소자(21)의 제1 캐핑층 1(211) 및 제2 캐핑층 1(213)의 굴절률 보다 크다. 또한, 동일한 발광 소자 중, 발광면에 인접한 제2 캐핑층 2(223)의 굴절률은 상기 발광면에서 멀리 떨어진 제1 캐핑층 2(221)의 굴절률 보다 크고, 발광면에 인접한 제2 캐핑층 1(213)의 굴절률도 발광면에서 멀리 떨어진 제1 캐핑층 1(211)의 굴절률 보다 크다. 즉, 굴절률의 크기는 제2 캐핑층 2(223) > 제1 캐핑층 2(221) > 제2 캐핑층 1(213) > 제1 캐핑층 1(211)의 순서이다.In this embodiment, the refractive indices of the first capping layer 2 221 and the second capping layer 2 223 of the second light emitting element 22 disposed adjacent to the light emitting surface W1 are far from the light emitting surface W1. It is larger than the refractive indexes of the first capping layer 1 211 and the second capping layer 1 213 of the first light emitting element 21 disposed apart. In addition, among the same light emitting elements, the refractive index of the second capping layer 2 223 adjacent to the light emitting surface is greater than the refractive index of the first capping layer 2 221 far from the light emitting surface, and the second capping layer 1 adjacent to the light emitting surface is The refractive index of 213 is also greater than that of the first capping layer 1 211 far from the light emitting surface. That is, the size of the refractive index is in the order of the second capping layer 2 223> the first capping layer 2 221> the second capping layer 1 213> the first capping layer 1 211.

각 캐핑층의 굴절률은 상이한 굴절률을 갖는 재료를 도핑하여 조정한다. 예컨대, 규소의 질산화물; 알루미늄, 리튬, 칼슘, 마그네슘의 산화물 또는 불화물; 티타늄, 하프늄, 주석, 안티몬, 지르코늄, 탄탈, 망간, 황화아연의 산화물; 3족 질화물; 3족 비소화물; 3족 인화물; 및 상기 재료의 합금 또는 그 조성물의 화합물의 도핑 비율을 조정하여 도핑한다.The refractive index of each capping layer is adjusted by doping a material having a different refractive index. For example, nitric oxide of silicon; Oxides or fluorides of aluminum, lithium, calcium and magnesium; Oxides of titanium, hafnium, tin, antimony, zirconium, tantalum, manganese, and zinc sulfide; Group III nitride; Group 3 arsenide; Group 3 phosphide; And doping by adjusting the doping ratio of the alloy of the material or the compound of the composition.

도 4는 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제4 실시예를 나타내는 개략도이다. 전술한 실시예와의 주요한 차이점은 제4 발광 소자(24)를 더 포함하고 각 발광 소자는 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 포함한다는 것이다. 도 4를 참조하여, 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 적층된 각 발광 소자의 에너지갭의 크기, 굴절률의 크기, 캐핑층 종류, 및 두께 변화를 설명한다.4 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention. The main difference from the above-described embodiment is that it further includes a fourth light emitting element 24 and each light emitting element includes a first capping layer and a second capping layer. Referring to FIG. 4, the size of the energy gap, the size of the refractive index, the type of capping layer, and the change in thickness of each of the stacked light emitting elements of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention will be described.

도 4를 참조하면, 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조는 4개의 발광 소자를 포함할 수 있고, 이들 각각은 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 및 제3 발광 소자(23) 및 제4 발광 소자(24)에 해당한다. 제1 발광 소자(21)에는 제1 캐핑층 1(211), 제1 발광층(212) 및 제2 캐핑층 1(213)이 배치된다; 제2 발광 소자(22)에는 제1 캐핑층 2(221), 제2 발광층(222) 및 제2 캐핑층 2(223)가 배치된다. 제3 발광 소자(23)에는 제1 캐핑층 3(231), 제3 발광층(232) 및 제2 캐핑층 3(233)이 배치된다. 제4 발광 소자(24)에는 제1 캐핑층 4(241), 제4 발광층(242) 및 제2 캐핑층 4(243)가 배치되며, 상기 각 소자들은 기판(10) 상에 순차적으로 적층되어 배치된다. 이 때, 제1 발광층(212), 제2 발광층(222), 제3 발광층(232) 및 제4 발광층(242)은 모두 다중 양자 우물 구조를 가지며, 그 에너지갭의 크기는 제4 발광층(242) > 제3 발광층(232) > 제2 발광층(222) > 제1 발광층(212)의 순서이다. 즉, 발광면(W1)에 인접할수록 발광층의 에너지갭이 커진다. 일 실시예에서, 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22), 제3 발광 소자(23) 및 제4 발광 소자(24)의 에너지갭은 0.640 eV 내지 1.707 eV이고, 바람직하게는 0.512 eV 내지 5.12 eV이다.4, the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure may include four light emitting elements, each of which includes a first light emitting element 21, a second light emitting element 22 and a third light emitting element 23 And the fourth light emitting element 24. A first capping layer 1 211, a first light emitting layer 212 and a second capping layer 1 213 are disposed on the first light emitting element 21; The first capping layer 2 221, the second light emitting layer 222, and the second capping layer 2 223 are disposed on the second light emitting element 22. The first capping layer 3 231, the third light emitting layer 232, and the second capping layer 3 233 are disposed on the third light emitting element 23. The first capping layer 4 241, the fourth light emitting layer 242, and the second capping layer 4 243 are disposed on the fourth light emitting device 24, and the respective devices are sequentially stacked on the substrate 10. Is placed. At this time, the first light emitting layer 212, the second light emitting layer 222, the third light emitting layer 232 and the fourth light emitting layer 242 all have a multi-quantum well structure, and the size of the energy gap is the fourth light emitting layer 242 )> third light emitting layer 232> second light emitting layer 222> first light emitting layer 212 in this order. That is, the energy gap of the light-emitting layer increases as it approaches the light-emitting surface W1. In one embodiment, the energy gap of the first light emitting element 21, the second light emitting element 22, the third light emitting element 23 and the fourth light emitting element 24 is 0.640 eV to 1.707 eV, preferably 0.512 eV to 5.12 eV.

이 때, 발광면(W1)은 제2 캐핑층 4(243)의 위쪽에 위치하고, 발광면(W1)에 인접하여 배치된 제4 발광 소자(24)의 제1 캐핑층 4(241) 및 제2 캐핑층 4(243)의 굴절률 내지 발광면(W1)에서 이격되어 배치된 제1 발광 소자(21)의 제1 캐핑층 1(211) 및 제2 캐핑층 1(213)이 순차적으로 감소된다; 이외에도, 동일한 상기 발광 소자 중, 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층 중에서 발광면(W1)에 인접한 어느 하나의 굴절률은 발광면(W1)에서 이격된 다른 하나 보다 크다. 또한, 그 굴절률의 크기는 제2 캐핑층 4(243) > 제1 캐핑층 4(241) > 제2 캐핑층 3(233) > 제1 캐핑층 3(231) > 제2 캐핑층 2(223) > 제1 캐핑층 2(221) > 제2 캐핑층 1(213) > 제1 캐핑층 1(211)의 순서이다.At this time, the light emitting surface W1 is located above the second capping layer 4 243 and the first capping layer 4 241 and the fourth light emitting device 24 are disposed adjacent to the light emitting surface W1. 2 The first capping layer 1 211 and the second capping layer 1 213 of the first light emitting element 21 disposed spaced apart from the refractive index of the capping layer 4 243 to the light emitting surface W1 are sequentially reduced. ; In addition, among the same light emitting devices, a refractive index of any one of the first capping layer and the second capping layer adjacent to the light emitting surface W1 is greater than the other spaced apart from the light emitting surface W1. In addition, the size of the refractive index is the second capping layer 4 243> the first capping layer 4 241> the second capping layer 3 233> the first capping layer 3 231> the second capping layer 2 223 )> First capping layer 2 221> second capping layer 1 213> first capping layer 1 211.

발광 소자 중의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층은 포함된 재료 및/또는 성분비율에 따라 해당 굴절률을 조정하여 발광 방향에 영향을 미칠 수 있는 것 이외에도, 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층 내부에서 굴절률 재료의 분포 위치를 조정함으로써, 동일한 발광 소자의 발광층으로 하여금 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 통해 전반사 광로를 구성하고 생성하여, 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)의 발광 방향을 조정할 수도 있다. 또는, 각 발광 소자 중의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 굴절률 재료의 분포 위치를 조정하여 도파 구조를 조성함으로써 발광 방향을 조정할 수 있다. 또는, 선택적으로 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층에서 재료의 분포를 조정함으로써 표면 거칠기 처리를 한다. 이때, 표면 거칠기 처리의 방법은 습식 또는 건식을 포함하는데, 표면 거칠기의 구조를 설정함으로써 발광 소자의 광량이 더욱 증가된다.The first capping layer and the second capping layer in the light emitting device may have an effect on the light emission direction by adjusting the corresponding refractive index according to the contained material and/or component ratio, and in addition, inside the first capping layer and the second capping layer By adjusting the distribution position of the refractive index material, the light-emitting layer of the same light-emitting element composes and generates the total reflection optical path through the first capping layer and the second capping layer, so that the multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure 1 of the present invention emits light You can also adjust the direction. Alternatively, the light emission direction can be adjusted by adjusting the distribution positions of the refractive index materials of the first capping layer and the second capping layer in each light emitting element to form a waveguide structure. Alternatively, the surface roughness treatment is performed by selectively adjusting the distribution of materials in the first capping layer and the second capping layer. At this time, the method of surface roughness treatment includes wet or dry, and by setting the structure of the surface roughness, the light amount of the light emitting element is further increased.

본 실시예에서, 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층은 각각 전자/정공 주입층, 전자/정공 수송층, 전자/정공 차단층 또는 이들의 조합에 대응한다. 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)에서, 상이한 발광 소자에 배치되지만 상호 인접한 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층은 상이한 담체 특성을 갖는다. 예컨대, 제2 캐핑층 1(213)이 전자 주입층 및/또는 전자 수송층이라면, 제1 캐핑층 2(221)는 정공 주입층 및/또는 정공 수송층에 해당한다. 상호 인접하여 배치된 제2 캐핑층 1(213) 및 제1 캐핑층 2(221) 사이의 계면을 p-n 계면으로 구성한다. 이 때, 상호 인접하게 배치된 제2 캐핑층 2(223) 및 제1 캐핑층 3(231) 중, 제2 캐핑층 2(223)가 전자 주입층 및/또는 전자 수송층이라면, 제1 캐핑층 3(231)은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층에 해당한다. 마찬가지로, 상호 인접하게 배치된 제2 캐핑층 3(233) 및 제1 캐핑층 4(241) 중, 제2 캐핑층 3(233)이 전자 주입층 및/또는 전자 수송층이라면, 제1 캐핑층 4(241)도 정공 주입층 및/또는 정공 수송층에 해당한다. 이외에도, 동일한 발광 소자에 배치된 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층도 상이한 담체 특성을 갖는다. 예컨대, 동일한 발광 소자 중, 제1 캐핑층이 전자 주입층 및/또는 전자 수송층이라면 제2 캐핑층은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층에 해당한다. 동일한 발광 소자 내의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 통해 각각 주입 발광층의 전자/정공을 높임으로써, 발광 효율이 증가된다.In this embodiment, the first capping layer and the second capping layer each correspond to an electron/hole injection layer, an electron/hole transport layer, an electron/hole blocking layer, or a combination thereof. In the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure 1 of the present invention, the first capping layer and the second capping layer disposed on different light emitting elements, but adjacent to each other, have different carrier properties. For example, if the second capping layer 1 213 is an electron injection layer and/or an electron transport layer, the first capping layer 2 221 corresponds to a hole injection layer and/or a hole transport layer. The interface between the second capping layer 1 213 and the first capping layer 2 221 disposed adjacent to each other is configured as a p-n interface. At this time, if the second capping layer 2 223 of the second capping layer 2 223 and the first capping layer 3 231 disposed adjacent to each other is an electron injection layer and/or an electron transport layer, the first capping layer 3 (231) corresponds to the hole injection layer and / or hole transport layer. Similarly, if the second capping layer 3 233 is the electron injection layer and/or the electron transport layer among the second capping layer 3 233 and the first capping layer 4 241 disposed adjacent to each other, the first capping layer 4 (241) also corresponds to the hole injection layer and / or hole transport layer. In addition, the first capping layer and the second capping layer disposed on the same light emitting device also have different carrier characteristics. For example, in the same light emitting device, if the first capping layer is the electron injection layer and/or the electron transport layer, the second capping layer corresponds to the hole injection layer and/or the hole transport layer. By increasing the electrons/holes of the injection emitting layer through the first capping layer and the second capping layer in the same light emitting device, the luminous efficiency is increased.

이 때, 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 반도체 재료 중, 선택적인 p형 반도체의 도펀트는 마그네슘, 베릴륨, 아연, 탄소 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있고, 선택적인 n형 반도체의 도펀트는 규소, 인, 비소, 안티몬 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.At this time, among the semiconductor materials of the first capping layer and the second capping layer, the dopant of the selective p-type semiconductor may include magnesium, beryllium, zinc, carbon, or a combination thereof, and the optional dopant of the n-type semiconductor May include silicon, phosphorus, arsenic, antimony, or combinations thereof.

본 실시예에서, 각 발광 소자의 두께가 발광면(W1)에서 가장 인접한 곳에서부터 발광면(W1)에서 가장 멀어지는 방향으로 증가되는 추세를 나타낸다. 도 4의 실시예에서, 제1 발광 소자(21)의 전체 두께는 H1, 제2 발광 소자(22)의 전체 두께는 H2, 제3 발광 소자(23)의 전체 두께는 H3, 제4 발광 소자(24)의 전체 두께는 H4이고, 발광면(W1)은 제4 발광 소자(24) 상에 배치되며, 이때 각 발광 소자의 두께는 상대적으로 H1 > H2 > H3 > H4이다. 두께를 변경함으로써, 각 발광 소자의 에너지갭의 크기를 더욱 조정할 수도 있다. 또한, 발광 소자에 포함되는 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 두께는 서로 다를 수도 있고 같을 수도 있다.In the present embodiment, the thickness of each light emitting device is increased from the closest to the light emitting surface W1 in the direction away from the light emitting surface W1. In the embodiment of FIG. 4, the total thickness of the first light emitting element 21 is H1, the total thickness of the second light emitting element 22 is H2, and the total thickness of the third light emitting element 23 is H3, the fourth light emitting element The total thickness of (24) is H4, and the light emitting surface (W1) is disposed on the fourth light emitting element 24, wherein the thickness of each light emitting element is relatively H1>H2>H3>H4. By changing the thickness, the size of the energy gap of each light emitting element can be further adjusted. In addition, the thickness of the first capping layer and the second capping layer included in the light emitting device may be different from each other or may be the same.

도 5는 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조의 제5 실시예를 나타내는 개략도이다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 실시예에서, 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)는 기판(20), 접합층(70), 반사층(60), 투명 도전성 박막(50), 및 투명 도전성 박막(50) 상에 순차적으로 적층되어 배치된 복수의 발광 소자를 포함한다. 발광 소자의 배치 개수는 3개 이상이고, 각각 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 및 제3 발광 소자(23) 및 제N 발광 소자(2N)에 해당한다.5 is a schematic view showing a fifth embodiment of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure 1 includes a substrate 20, a bonding layer 70, a reflective layer 60, a transparent conductive thin film 50, and a transparent conductive thin film ( 50) includes a plurality of light emitting elements sequentially stacked and disposed on. The number of light-emitting elements arranged is three or more, and corresponds to the first light-emitting element 21, the second light-emitting element 22 and the third light-emitting element 23 and the N-th light-emitting element 2N, respectively.

제1 발광 소자(21)는 제1 캐핑층 1(211), 제1 발광층(212) 및 제2 캐핑층 1(213)을 포함할 수 있다. 제2 발광 소자(22)는 제1 캐핑층 2(221), 제2 발광층(222), …… 및 제2 캐핑층 2(223)를 포함할 수 있다. 제3 발광 소자(23)는 제1 캐핑층 3(231), 제3 발광층(232) 및 제2 캐핑층 3(233)을 포함할 수 있다. 제N 발광 소자(2N)는 제1 캐핑층 N(2N1), 제N 발광층(2N2) 및 제2 캐핑층 N(2N3)를 포함할 수 있다. 각 발광 소자의 에너지갭의 크기는 제N 발광층(2N2) > …… > 제3 발광층(232) > 제2 발광층(222) > 제1 발광층(212)의 순서이다. 이 때, N은 3 보다 큰 정수이다. 예컨대, 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)에서의 발광 소자가 5층으로 배치된다면, 제4 발광 소자(24) 및 제5 발광 소자(25)를 더 포함하는 것이다.The first light emitting device 21 may include a first capping layer 1 211, a first light emitting layer 212 and a second capping layer 1 213. The second light emitting element 22 includes a first capping layer 2 221, a second light emitting layer 222,. … And a second capping layer 2 223. The third light emitting device 23 may include a first capping layer 3 231, a third light emitting layer 232 and a second capping layer 3 233. The N-th light emitting device 2N may include a first capping layer N(2N1), an N-th light emitting layer 2N2, and a second capping layer N(2N3). The size of the energy gap of each light emitting element is the Nth light emitting layer 2N2>. … The order of> third light emitting layer 232> second light emitting layer 222> first light emitting layer 212 is as follows. At this time, N is an integer greater than 3. For example, if the light emitting elements in the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure 1 are arranged in five layers, the fourth light emitting element 24 and the fifth light emitting element 25 are further included.

본 발명의 일 실시예에서, 상호 인접하게 배치된 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 두께의 총합은 1 μm를 초과하지 않는다. 예컨대, 제2 캐핑층 1(213) 및 제1 캐핑층 2(221)의 총 두께는 1 μm를 초과하지 않으며, 제2 캐핑층 2(223) 및 제1 캐핑층 3(231)의 총 두께는 1 μm를 초과하지 않는다.In one embodiment of the present invention, the sum of the thicknesses of the first capping layer and the second capping layer disposed adjacent to each other does not exceed 1 μm. For example, the total thickness of the second capping layer 1 213 and the first capping layer 2 221 does not exceed 1 μm, and the total thickness of the second capping layer 2 223 and the first capping layer 3 231 Does not exceed 1 μm.

투명 도전성 박막(50)이 소정 두께 또는 도전성을 갖는 은나노 와이어(Silver Nanowire, SNW 또는 AgNWs), 은나노 입자, 금나노 입자, 금나노 와이어 또는 나노 물질에 증착하는 것을 포함하고, 선택적으로 산화인듐주석(ITO), 산화인듐(InO), 산화주석(SnO), 산화카드뮴주석(CTO), 산화알루미늄주석(ATO), 산화알루미늄아연(AZO), 산화아연주석(ZTO), 산화갈륨아연(GZO), 산화아연(ZnO), 인화갈륨(GaP), 산화인듐아연(IZO), 다이아몬드상 탄소 박막(DLC), 산화인듐갈륨(IGO), 산화갈륨알미늄아연(GAZO), 그래핀(Graphene) 등의 화합물 또는 이들의 혼화물과 같은 금속 산화물을 포함함으로써, 투명 도전성 박막(50)의 두께 및 도전성은 투명 도전성 박막(50)을 제조하는 단계에서 은나노 와이어 또는 기타 나노 물질의 밀도를 증가 또는 감소시킴으로써 형성된다. 투명 도전성 박막(50)은 전류 과밀현상(current crowding)을 감소시킴으로써, 전류가 본 발명의 에피택셜 구조에 균일하게 확산되도록 할 수 있다.The transparent conductive thin film 50 includes depositing silver nanowires (Silver Nanowire, SNW or AgNWs), silver nanoparticles, gold nanoparticles, gold nanowires or nanomaterials having a predetermined thickness or conductivity, and selectively indium tin oxide ( ITO), indium oxide (InO), tin oxide (SnO), cadmium oxide (CTO), aluminum oxide tin (ATO), aluminum oxide zinc (AZO), zinc oxide tin (ZTO), gallium zinc oxide (GZO), Compounds such as zinc oxide (ZnO), gallium phosphide (GaP), indium zinc oxide (IZO), diamond-like carbon thin film (DLC), indium gallium oxide (IGO), gallium aluminum zinc oxide (GAZO), and graphene Or by including a metal oxide such as a mixture thereof, the thickness and conductivity of the transparent conductive thin film 50 are formed by increasing or decreasing the density of silver nanowires or other nanomaterials in the step of manufacturing the transparent conductive thin film 50. . The transparent conductive thin film 50 can reduce the current crowding, so that the current is uniformly diffused in the epitaxial structure of the present invention.

본 발명의 일부 실시예에서, 투명 도전성 박막(50)의 아래에는 반사층(60)이 더 배치될 수 있다. 반사층(60)의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 금, 인듐, 주석, 티타늄, 백금, 비스무트 또는 이들의 조합 또는 반사율이 높은 기타 재료로 이루어지며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 구비한 자는 실질적인 필요에 따라 반사층(60)의 재질을 탄력적으로 선택할 수 있다. 또한, 그 두께는 제조 과정 및 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)의 발광 소자가 발광하는 파장에 대한 필요에 따라 결정될 수 있고, 반사층의 배치를 통해 발광 소자가 반사층으로 발광한 광에너지가 발광면을 향해 반사되도록 함으로써, 발광 효율이 더욱 증가될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the reflective layer 60 may be further disposed under the transparent conductive thin film 50. The material of the reflective layer 60 is made of aluminum, aluminum alloy, gold, indium, tin, titanium, platinum, bismuth, or a combination thereof or other material having a high reflectance, and having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. The ruler can elastically select the material of the reflective layer 60 according to practical needs. In addition, the thickness may be determined according to the manufacturing process and the need for the wavelength of the light emitting element of the multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure 1 of the present invention, and the light emitted by the light emitting element to the reflective layer through the arrangement of the reflective layer By allowing energy to be reflected toward the light emitting surface, the light emission efficiency can be further increased.

본 실시예에서, 반사층(60) 아래에는 기판(20)을 접합하기 위한 접합층(70)이 배치될 수 있다. 본 발명의 에피택셜 방식은 도치 길이에 따를 수 있다. 예컨대, 우선 에피택셜 기판 상에 에피택셜 성장 에너지갭이 큰 것부터 낮은 순서인 제N 발광 소자(2N), ……, 제3 발광 소자(23), 제2 발광 소자(22), 및 제1 발광 소자(21)가 배치될 수 있다. 접합층(70)을 구비하는 다른 기판(20, '전치기판'이라고도 한다)을 제1 발광 소자(21) 상에 접합하고 에피택셜 기판을 제거한다. 이어서 뒤집어서 상기 다른 기판(20)을 바닥층에 위치시키고, 상기 다른 기판(20) 상에는 제1 발광 소자(21), 제2 발광 소자(22) 내지 제N 발광 소자(2N)의 순서로 배치된다. 뒤집힌 상기 발광 소자들을 접합층(70)을 통해 기판(20) 상에 접합함으로써, 최종적으로 수득하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조(1)에서 발광면(W1)에 인접한 발광 소자의 발광층일수록 에너지갭이 커지게 된다. 이 때, 접합층(70)의 배치를 통해, 기판(20)과 반사층(60)을 접합할 수 있을 뿐만 아니라, 접합층(70) 자체적으로도 발광 소자가 반사층을 투과하여 발광하는 광을 반사시켜 접합층(70)을 향한 광이 발광면을 향해 반사되도록 할 수 있다. 이외에도, 접합층(70)의 배치를 통해, 본 발명의 에피택셜 구조의 방열 효율을 높일 수 있고, 본 발명의 에피택셜 구조에 높은 전류를 인가하는 경우에도 본 발명의 에피택셜 구조가 정상적으로 작동할 수 있다.In this embodiment, a bonding layer 70 for bonding the substrate 20 may be disposed under the reflective layer 60. The epitaxial method of the present invention may depend on the inverted length. For example, first, on the epitaxial substrate, the Nth light emitting element 2N, which is in the order from the largest epitaxial growth energy gap to the lowest,… … , The third light emitting element 23, the second light emitting element 22, and the first light emitting element 21 may be disposed. Another substrate 20 (also referred to as an'electron substrate') having the bonding layer 70 is bonded on the first light emitting element 21 and the epitaxial substrate is removed. Subsequently, the other substrate 20 is turned over and placed on the bottom layer, and on the other substrate 20, the first light emitting element 21, the second light emitting element 22 to the Nth light emitting element 2N are arranged in this order. By bonding the inverted light-emitting elements on the substrate 20 through the bonding layer 70, the energy gap becomes greater as the light-emitting layer of the light-emitting element adjacent to the light-emitting surface W1 in the finally obtained multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure 1 This will grow. At this time, through the arrangement of the bonding layer 70, not only the substrate 20 and the reflective layer 60 can be bonded, but also the bonding layer 70 itself reflects light emitted by the light emitting element through the reflective layer and emits light. By doing so, the light directed toward the bonding layer 70 may be reflected toward the light emitting surface. In addition, through the arrangement of the bonding layer 70, the heat dissipation efficiency of the epitaxial structure of the present invention can be increased, and the epitaxial structure of the present invention can operate normally even when a high current is applied to the epitaxial structure of the present invention. Can.

에피택셜 방식이 도치 길이인 조건에서, 그 에피택셜 기판은 전치 후에 사용되는 기판과 동일할 수도 있고 동일하지 않을 수도 있다. 본 실시예에서, 에피택셜 기판이 전치 후에 사용되는 기판과 동일하지 않은 경우, 전치 후에 사용되는 기판은 에피택셜 재료의 결정 격자와 매칭되지 않는 수지 또는 산화 수지 등의 재질로 이루어질 수 있다. 기타 실시예에서, 에피택셜 기판이 전치 후에 사용되는 기판과 동일한 경우, 즉, 기판이 에피택셜 공정 중에 사용되는 동일한 기판인 경우, 이는 광 소자가 제거된 에피택셜 기판('오리지널 기판'이라고 한다)이거나, 뒤집힌 후에 중복 사용하는 기판('재생 기판'이라고도 한다)이다.Under the condition that the epitaxial method is inverted length, the epitaxial substrate may or may not be the same as the substrate used after transposition. In this embodiment, when the epitaxial substrate is not the same as the substrate used after the transposition, the substrate used after the transposition may be made of a material such as a resin or an oxide resin that does not match the crystal lattice of the epitaxial material. In other embodiments, if the epitaxial substrate is the same as the substrate used after transposition, i.e., the substrate is the same substrate used during the epitaxial process, this is the epitaxial substrate with the optical element removed (referred to as the'original substrate') Or a substrate that is used repeatedly after being turned over (also referred to as a'recycled substrate').

본 실시예에서, 제2 캐핑층 1(213)과 제1 캐핑층 2(221) 사이, 제2 캐핑층 2(223)와 제1 캐핑층 3(231) 사이, …… 등에는 발광 효율에 유리한 터널층을 더 포함할 수 있고, 이들의 재료는 발광층과 동일하게 선택된다. 또한, 제2 캐핑층 N(2N3) 상에 윈도우가 배치되고, 투명 도전성 박막(50) 및 제1 캐핑층 1(211) 사이 및 윈도우 상에 접촉층이 더 배치되며, 그 재료는 알루미늄, 갈륨, 비소 등에서 선택될 수 있다.In this embodiment, between the second capping layer 1 (213) and the first capping layer 2 (221), between the second capping layer 2 (223) and the first capping layer 3 (231),… … The lamp may further include a tunnel layer which is advantageous for luminous efficiency, and their materials are selected in the same way as the luminescent layer. Further, a window is disposed on the second capping layer N (2N3), and a contact layer is further disposed between the transparent conductive thin film 50 and the first capping layer 1 211 and on the window, and the material is aluminum, gallium. , Arsenic, and the like.

종합하면, 본 발명의 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조는 필요에 따라 3층 이상의 발광층이 결합되어, 단일 발광 다이오드가 3종 이상의 파장을 동시에 발광함으로써, 더 넓은 스팩트럼 범위를 아우르도록 발광할 수 있기 때문에, 다양한 혼합광을 구현하는 목적을 달성할 수 있다.In summary, the multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure of the present invention can combine three or more layers of light-emitting layers as necessary, so that a single light-emitting diode can simultaneously emit three or more wavelengths, thereby emitting light to cover a wider spectrum range. , It can achieve the purpose of implementing a variety of mixed light.

본 발명은 상이한 형식으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 서술된 실시예에만 제한되어 해석되어서는 안된다. 반면, 본 기술 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 제공된 실시예를 통하여 개시 내용을 더욱 종합적으로 이해함으로써 본 발명의 범위를 완전하게 전달받을 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위가 정의하는 바에 따른다.The invention can be implemented in different formats. Therefore, it should not be construed as being limited only to the embodiments described in this specification. On the other hand, a person having ordinary knowledge belonging to the present technical field will be able to receive the scope of the present invention completely by further understanding the disclosure through the provided examples. In addition, the invention is defined by the appended claims.

1: 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조 10, 20: 기판
21: 제1 발광 소자 211: 제1 캐핑층 1
212: 제1 발광층 213: 제2 캐핑층 1
22: 제2 발광 소자 221: 제1 캐핑층 2
222: 제2 발광층 223: 제2 캐핑층 2
23: 제3 발광 소자 231: 제1 캐핑층 3
232: 제3 발광층 233: 제2 캐핑층 3
24: 제4 발광 소자 241: 제1 캐핑층 4
242: 제4 발광층 243: 제2 캐핑층 4
2N: 제N 발광 소자 2N1: 제1 캐핑층 N
2N2: 제N 발광층 2N3: 제2 캐핑층 N
50: 투명 도전성 박막 60: 반사층
70: 접합층 W1: 발광면1: Multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure 10, 20: substrate
21: 1st light emitting element 211: 1st capping layer 1
212: first light emitting layer 213: second capping layer 1
22: second light emitting element 221: first capping layer 2
222: second light emitting layer 223: second capping layer 2
23: third light emitting element 231: first capping layer 3
232: third light emitting layer 233: second capping layer 3
24: fourth light emitting element 241: first capping layer 4
242: fourth light emitting layer 243: second capping layer 4
2N: Nth light emitting element 2N1: First capping layer N
2N2: Nth light emitting layer 2N3: Second capping layer N
50: transparent conductive thin film 60: reflective layer
70: bonding layer W1: light emitting surface

Claims (11)

기판; 및 상기 기판 상에 적층되는 적어도 3개의 발광 소자를 포함하며,
상호 인접한 2개의 상기 발광 소자 중 발광면에 인접한 발광 소자의 에너지갭은 상기 발광면에서 이격된 발광 소자의 에너지갭 보다 큰 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.Board; And at least three light emitting elements stacked on the substrate,
A multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure characterized in that an energy gap of a light emitting element adjacent to a light emitting surface among two light emitting elements adjacent to each other is larger than an energy gap of a light emitting element spaced apart from the light emitting surface. 제1항에 있어서,
상기 발광 소자 각각은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 다중 양자 우물 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.According to claim 1,
Each of the light emitting devices includes a light emitting layer, and the light emitting layer has a multi-quantum well structure, characterized in that it has a multi-quantum well structure. 제2항에 있어서,
적어도 하나의 상기 발광 소자는 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 더 포함하되, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층은 상기 발광층을 기준으로 상대적인 양측에 위치하게 되어 상기 발광층이 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 사이에 위치하며, 상기 제1 캐핑층의 두께는 상기 제2 캐핑층의 두께와 상이한 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.According to claim 2,
The at least one light emitting device further includes a first capping layer and a second capping layer, wherein the first capping layer and the second capping layer are positioned on both sides relative to the light emitting layer so that the light emitting layer is the first. Located between the capping layer and the second capping layer, the thickness of the first capping layer is a multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure, characterized in that different from the thickness of the second capping layer. 제2항에 있어서,
적어도 하나의 상기 발광 소자는 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층을 더 포함하되, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층은 상기 발광층을 기준으로 상대적인 양측에 위치하게 되어, 상기 발광층이 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 사이에 위치하며, 상기 제1 캐핑층의 두께는 상기 제2 캐핑층의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.According to claim 2,
The at least one light emitting device further includes a first capping layer and a second capping layer, wherein the first capping layer and the second capping layer are positioned on both sides relative to the light emitting layer, so that the light emitting layer is the first capping layer. Located between the capping layer and the second capping layer, the thickness of the first capping layer is a multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure, characterized in that the same as the thickness of the second capping layer. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층이 상호 인접하게 각각 배치된 2개의 발광 소자 중, 상기 발광면에 인접한 상기 발광 소자의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 굴절률은 상기 발광면에서 이격된 상기 발광 소자의 제1 캐핑층 및 제2 캐핑층의 굴절률 보다 크며,
동일한 상기 발광 소자 중, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층 중에서 상기 발광면에 인접한 어느 하나의 굴절률은 상기 발광면에서 이격된 다른 하나 보다 큰 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.The method of claim 3 or 4,
Among the two light emitting elements in which the first capping layer and the second capping layer are disposed adjacent to each other, refractive indices of the first capping layer and the second capping layer of the light emitting element adjacent to the light emitting surface are spaced apart from the light emitting surface. Greater than the refractive indices of the first capping layer and the second capping layer of the light emitting device,
A multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure in which the refractive index of any one of the first capping layer and the second capping layer adjacent to the light-emitting surface is greater than the other spaced apart from the light-emitting surface. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 캐핑층과 상기 제2 캐핑층은 각각 전자 주입층과 정공 주입층, 전자 수송층과 정공 수송층, 전자 차단층과 정공 차단층 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.The method of claim 3 or 4,
The first capping layer and the second capping layer each include an electron injection layer and a hole injection layer, an electron transport layer and a hole transport layer, an electron blocking layer and a hole blocking layer, or a combination thereof, characterized in that the multi-wavelength light emitting diode epi. Tactical structure. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 발광층, 상기 제1 캐핑층 및 상기 제2 캐핑층은 각각 독립적으로 알루미늄, 갈륨, 인듐, 질소, 비소 및 인으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.The method of claim 3 or 4,
The light-emitting layer, the first capping layer and the second capping layer are each independently a multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure comprising a material selected from the group consisting of aluminum, gallium, indium, nitrogen, arsenic and phosphorus. 제3항 또는 제4항에 있어서,
하나의 상기 발광층의 상기 제1 캐핑층은 상호 인접하게 배치된 다른 하나의 상기 발광층의 상기 제2 캐핑층의 총 두께보다 1 μm를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.The method of claim 3 or 4,
The multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure, characterized in that the first capping layer of one of the light emitting layers does not exceed 1 μm than the total thickness of the second capping layer of the other of the light emitting layers disposed adjacent to each other. 제1항에 있어서,
발광 영역대는 자외선 또는 적외선인 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.According to claim 1,
The multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure, characterized in that the light-emitting region is ultraviolet or infrared. 제1항에 있어서,
상기 기판은 전치 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.According to claim 1,
The substrate is a multi-wavelength light emitting diode epitaxial structure, characterized in that it comprises an anterior substrate. 제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 기판에 인접한 상기 발광 소자 사이에는 접합층이 배치되는 것을 특징으로 하는 다파장 발광 다이오드 에피택셜 구조.According to claim 1,
A multi-wavelength light-emitting diode epitaxial structure, characterized in that a bonding layer is disposed between the substrate and the light-emitting element adjacent to the substrate.
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